DE2907074A1 - Schneckenextruder fuer polyvinylidenfluoridmonofile - Google Patents
Schneckenextruder fuer polyvinylidenfluoridmonofileInfo
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Description
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf Bez. Köln
Schneckenextruder für Polyvinylidenfluoridmonofile
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Herstellung von Monofilen aus Polyvinylidenfluorid mit einem einstückigen Schneckenextruder mit einer von einem coaxialen
Zylindergehäuse umgebenen Einspindelschnecke mit einer Einzugs-,
Kompressions-, Meterings- und Mischkopfzone zum Plastifizieren des Polyvinylidenfluorids und einem Düsenaustrittswerk:
zeug zum Formen der Monofile,
Bekannte Anlagen zum Extrudieren von Kunststoff-Fäden sind beispielsweise
in dem Buch von Dr.Ing. Schenkel, Kunststoff-Extrudertechnik,
Carl Hanser Verlag München, I963, auf den Seiten
438 bis 444 beschrieben. Bei der Herstellung der Monofile ist auf die Erzielung einer glatten Oberfläche, einer guten Verstreckbarkeit
und möglichst geringe Durchmesserabweichungen, d.h. einen möglichst hohen Rundheitsgrad bei mit Kreisquerschnitten
auszubildenden Monofilen zu achten. Hierbei ist eine gute Plastiifizierung
des Polyvinylidenfluorids in einem Extruder wesentliche Yoraussetsung« Da Polyvinylidenfluorid ein teilkristalliner
theraioplastischer Kunststoff ist, dessen Kristallinitätsgrad
im wesentlichen von der thermischen Vorbehandlung abhängt, ist auch seiner Plastifizierung genügend Aufmerksamkeit zuzuwenden,
so daß Monofile mit möglichst hoher Formstabilität einerseits und. guter ¥erstreckb"arkeit andererseits extrudiert werden können,
die einen hohen Kristallinitätsgrad aufweisen» Darüber hinaus werden an die Maßhaltigkeit der zu extrudierenden Profile hohe
j Anforderungen gestellt, die normalerweise mit Binschneckenex-I
trudern nicht erreicht werden können, es sei denn, durch zusatz-
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lichen Einsatz von Schmelzezahnradpumpen zur Erhöhung der Förderkonstanz
oder durch nachgeschaltete Kalibriervorrichtungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenextruder mit einer Einspindelschnecke zum Extrudieren von Polyvinylidenfluorid
zu schaffen, mit dem eine gute Piastifizierung des
Polyvinylidenfluorids möglich ist und zugleich bei hoher Förderkonstanz
möglichst maßgenaue Monofile querschnittgetreu kontinuierlich herzustellen.
, j
Diese Aufgabe wird mit der eingangs beschriebenen Vorrichtung dadurch gelöst, daß diese ein Verdichtungsverhältnis der Schnekke
von 1 : 1,2 bis 1 : 2,5 aufweist und bei der im Bereich der Kompressionszone abwechselnd aufeinander eingängige und zweigängige
Abschnitte gleicher Steigung folgend vorgesehen sind und bei der die Mischkopfzone als abwechselnd aufeinanderfolgende
Mischzonen und Scherzonen, von denen je zwei bis vier, vorzugsweise drei vorgesehen sind, ausgebildet ist. Der erfindungsgemäß
ausgebildeten Schnecke gelingt es, Polyvinylidenfluorid
zu Monofilen mit glatten Oberflächen bei einwandfreier Piastifizierung und sehr geringen Durchmesserschwankungen zu
fertigen. Zurückgeführt wird dieses Ergebnis auf die Anpassung der Schnecke in ihrer Ausbildung auf die speziellen rheologischen
Eigenschaften der Polyvinylidenfluoridschmelze, insbesondere
einerseits die Ausbildung der Einspindelschnecke mit Teilabschnitten als doppelgängige Schnecke und zum anderen durch
den Einsatz eines speziell ausgebildeten Mischkopfes mit Misch- ;
zonen und Scherzonen. Insbesondere letztere bewirkt die Erhöhung der gleichmäßigen Förderkonstanz und verringert die Toleranzen
der austretenden Profilstränge.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schnecke in eingängige und zweigängige Abschnitte sieht vor, daß der eingängige Steg etwa
am Ende des ersten Drittels der Schnecke, d.h. etwa am Ende der Einzugszone zum ersten Mal unterbrochen ist. Um 180° versetzt,
so daß das erste Stegende und der zweite Steganfang über 180° doppelgängig verlaufen unter Halbierung der Gangbreite wird dann
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_ 5 —
der Steg fortgeführt. Eine solche Stegunterbrechung mit abschnittsweise
doppelgängiger Schnecke wird vorzugsweise zwei-Ms viermal innerhalb des mittleren Bereiches der Schnecke, der
die Kompressionszone im wesentlichen bildet, vorgesehen. Durch
diese Stegunterbrechungen und doppelgängige Ausbildung wird erreicht, daß die Polyvinylidenschmelze geteilt und umgeschichtet
wird und damit insgesamt die Piastifizierung verbessert wird.
Mit der Erfindung ist es also möglich, mit einem einstufigen Schneckenextruder mit einer im Prinzip Einspindelschnecke durch
spezielle Auslegung derselben Polyvinylidenfluorid einwandfrei zu plastifizieren und mit hoher Maßhaltigkeit zu extrudieren.
Der erfindungsgemäß in Scher- und Mischzonen aufgeteilte Mischkopf
der Schnecke übernimmt dabei die Aufgabe, das Polyvinylidenfluorid
vollständig aufzuschließen und durch einen gezielten Druckaufbau in den Scherzonen zusätzlich die Förderkonstanz
günstig zxx beeinflussen. Ein besonders günstiger Einfluß auf
den gleichmäßigen Auftrag des Polyvinylidenfluorids aus dem Schneckenextruder wird durch die wechselweise Hintereinanderschaltung
von Mischzonen und Scherzonen erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Mischzone besteht darin,
; daß die Mischzone durch ringförmig auf der Schnecke angeordneten
Nocken gebildet ist. Vorzugsweise sind für jede Misch^one
drei Hockenringe vorgesehen, wobei die Nockenlänge und der Ab-
j stand der Nockenringe voneinander gleich groß gewählt sind". Vorzugsweise sind in jedem Nockenring 6 bis 30, vorzugsweise
18 "bis 24 Nocken ausgebildet. Die Scherzone ist bevorzugt als Ring ausgebildet^ wobei der Ringdurchmesser zwischen
Kerndurchiaesser der Schnecke und Nockenaußendurchmesser gewählt
ist« In die Mischkopfzone des Schneckenextruders schließt sich
j dann das Düsenwerkzeug an mit einer entsprechenden Profilgebung
I für die zu extrudierenden Monofile.
j Im Zusammenhang mit dem Extrudieren von Polyvinylidenfluorid
I sind für die Schnecke vorzugsweise folgende Maße zu wählen,
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die Schneckenlänge 20 "bis 35 Schneckendurchmesser, vorzugsweise
27 bis 30 bei einem Schneckendurchmesser von 25 bis 90 mm.
Die Länge der Mischkopfzone soll hierbei 2 bis 6, vorzugsweise
3,5 Schneckendurchmesser betragen. Die Einzugszone von 6 !
bis 10 Schneckendurchmesser, die Kompressionszone von 5
bis 10 Schneckendurchmesser, die Meteringszone von 10 ί bis 15 Schneckendurchmesser. Die Länge einer Mischzone kann
hierbei von o,5 bis 1,5 » vorzugsweise 0,8 Schneckendurchmesser und die Länge einer Scherzone von 0,1 bis 0,5 »
vorzugsweise 0,25 Schneckendurchmesser betragen. Der Abstand zwischen zwei doppelgängig ausgebildeten Abschnitten beträgt
zwischen 3 bis 5 Schneckendurchmesser, vorzugsweise 4 Schneckendurchmesser. I
Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel '
dargestellt und wird anhand dessen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 schematisch eine Anlage zum Herstellen von ■
Polyvinylidenfluorid-Monofilen durch Extrusion,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Ein-
spindelschneckenextruder, ■
Fig. 3 eine Aufsicht auf einen näher ausgeführten Misch- ; kopf nach Fig. 2,
Fig. 4 einen Ausschnitt in genauerer Darstellung derx
Kompressionszone der Schnecke nach Fig. 2 und
Fig. 5 vier Querschnitte der Schnecke nach Fig. 4.
ί In der Fig. 1 ist schematisch eine Anlage zum Herstellen von
j Polyvinylidenfluorid-Monofilen dargestellt,, bei der die Monofile
in dem Extruder 1 bei beispielsweise 275°C plastifiziert und über das Extrudermundstück 10 über den Krümmer 9 dem Düsenaustritts
werkzeug 8 zugeführt und zu den Monofilen 15 verformt
Wird. Anschließend werden die Monofile 15 durch ein Kühlbad 2 geführt
und über Umlenkwalzen 8 einer Reckvorrichtung 3 zugeführt,
wonach sie über eine weitere Abzugsvorrichtung 6 auf die
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Aufwickelvorrichtung 4· aufgewickelt werden. Die Materialangabe
erfolgt in Pfeilrichtung 7 in den Extruder 1 . Die vorliegende
Erfindung befaßt sich ausschließlich mit der Ausbildung des Extruders 1, d.h. mit der Extruderschnecke.
Zum Erzielen der gewünschten homogenen Plastifizierung des Polyvinylidenfluorids und einer hohen Förderkonstanz zum Erzielen
maßgenauer Produkte ist die erfindungsgemäß ausgebildete Einspindelschnecke 12, wie sie in Pig. 2 schematisch im Querschnitt
dargestellt ist, vorgesehen. Die Schnecke weist die Einzugszone I mit dem Einfülltrichter für die Zuführung des Materials
7, die Kompressionszone II, die Meteringszone III und die Mischkopfzone
IV auf. Die Schnecke hat vorzugsweise eine Schneckenlänge von 20 bis 35 Schneckendurchmesser, vorzugsweise 29 Schneckendurchmesser
bei einem Schneckendurchmesser zwischen 15 und 90 ™&ι vorzugsweise
40 bis 70 mm. Der Schneckenkerndurchmesser steigt hierbei
von der Einzugszone bis zur Meteringszone um etwa 10 bis 15 % an. Die Kompression der Schnecke wird zwischen 1 : 1,2 bis 1 :
2j5s vorzugsweise 1 : 1,8 gewählt· Ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel der Schnecke sieht z.B„ folgende Abmessungen vor:
Schneckendurchmesser D 60 mm, \
Schneckenkerndurchmesser am Anfang 39 iom,
j'Sckaeckenkerndurchme s s er am Ende 50 mm,
Gesamtschneckenlänge 32,5 D| hiervon entfallen auf die Einzugszone 7 D, auf die Kompressionszone 8,5 D, auf/die Meteringszone
13n5 D und auf die Mischkopfzone 3,5 D. j
Das Kompressionsverhältnis der Schnecke beträgt dann 1 : 1,28,
die Schnecke ist eingängig und hat eine Gangtiefe in der Einzugszone von ~10,5 ϋώΐ und eine Steigung von 60 mm. "'
Die Schnecke 12 ist von dem coaxialen zylindrischen Gehäuse 11
umgeben, wobei der Spalt 16 das halbe Schneckenspiel darstellt und zwischen Schneckenkerndurchmesser 17 und Zylindergehäuse
gebildet ist,» Die Zonen I bis IV bilden die Schneckenlänge.
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Der äußere Schneckendurchmesser 38 wird von den Stegen gebildet.
Die an sich eingängige Schnecke 12 weist im Einzugsbereich den Steg 18 auf, der im Übergangsbereich zur Kompressionszone 2
unterbrochen ist und in Gestalt des zweiten Steges 19 um 180° versetzt doppelgängig mit dem ersten Steg 18 verläuft unter
Halbierung der Gangbreite 23. Nach einer gewissen Strecke wiederholt sich die Unterbrechung des Steges 19» der nunmehr nach
wiederum einem doppelgängigen Anfang mit dem Steg 21 sich fortsetzt und am Ende der Kompressionszone nochmals unterbrochen
und mit dem Steg 21 bis zum Mischkopf durchgeführt ist. Die jeweils doppelgängig ausgebildeten Strecken der Schnecke sind mit
den Buchstaben A, B und C gekennzeichnet und sie befinden sich im mittleren Drittel der Schnecke etwa. Es können auch nur zwei
oder auch vier solcher doppelgängigen Abschnitte vorgesehen sein. i
Außenseitig ist das Zylindergehäuse 11 der Schnecke mit Heizeinrichtungen
13 versehen, zu denen die Temperaturen in den einzelnen Heizabschnitten angegeben sind. Die Mischkopfzone ist
ι abwechselnd als Mischzone 24, 26, 28 und Scherzonen 25, 27, 29
mit abschließender Schneckenspitze 14 ausgebildet.
In der Fig. 3 ist der Mischkopf oder die Mischzone IV näher dargestellt. Die Mischzonen 24, 26, 28 sind untereinander .gleich
mit jeweils drei Nockenringen 31 aus Nocken 30 gebildet. Die ' Nockenlänge 32 und der Abstand 33 der Nockenringe voneinander
sind vorzugsweise gleich groß gewählt. Es ist jedoch auch möglich, wie in der Fig. 2 dargestellt, jeweils nur zwei Nockenringe
vorzusehen innerhalb einer Mischzone. Die Scherzonen 25*
27, 29 werden von zylindrischen Ringen gebildet. Die Länge 34
der Scherzone ist wesentlich kürzer als die Länge 35 der Mischzone. Hierbei gilt generell, daß die Scherzonen 0,5 bis 1,5
des Sehneckendurchmessers lang sind, während die Mischzonen 0,1
j bis 0,5 Schneckendurchmesser lang ausgebildet v/erden sollen.
j Der Abstand von der dem jeweiligen Mischzone benachbarten j Nockenring entspricht etwa auch dem Abstand der Nockenringe
untereinander. Das halbe Schneckenspiel zwischen den ringförmi-
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gen Scherzonen 25, 27 und dem Zylindergehäuse 11 der Schnecke
beträgt zwischen 0,8 bis 2,5, vorzugsweise 1,5 mm. Der Mischkopf wird über den Zapfen 36 mit der übrigen Schneckenspindel
fest verbunden. Der eingezeichnete Kerndurchmesser 37 der Schnekke
ist etwas größer als der Kerndurchmesser der Schnecke in der
Einzugszone. Mit 39 ist der Außendurchmesser der Nockenringe 31
bezeichnet.
Für das eingangs erwähnte Ausführungsbeispiel der Einschneckenspindel
würde dann die Mischzone so ausgebildet, daß bei einer Gesamtlänge der Mischkopfzone von 210 mm je drei Mischzonen
von 48 mm Länge mit je drei Nockenreihen mit je 20
Nocken vorgesehen sind» Die zwischen- und nachgeschalteten
Schersonen sind jeweils 15 mm lang, wobei der Scherspalt,
d.fao das halbe Scaneckenspiel zwischen Scherzone und Zylindergehäuse
1p5 mm beträgt» Mit einer derart gestalteten Einspindelschnecke
ist es beispielsweise möglich mit einem Durchsatz von 100 kg/h Polyvinylidenfluorid einwandfreie Monofile mit geringen
Durchmesserabweichungen und guter Formbeständigkeit zu
extrudieren.
In der Pig«, k ist auszugsweise in einer maßlich anderen Darstellung
der Teil der Schnecke 12 dargestellt, der abschnitts-I.
weise in.den Abschnitten A„ B, C und D zweigängig bei gleicher
Steigung ausgebildet ist. Hierbei sind jeweils die Strecken vom Anfang bis Ende eines Steges 19» 20, 21 gleich lang, was
durch die Strecken A~B„ B-C und C-D gekennzeichnet ist\
Die in der Fig» 4 dargestellten Schnitte A-A, B-B, C-C
und D-D sind in der Fig. 5 in Ansicht dargestellt und zeigen die jeweils versetzte Anordnung des die Zweigängigkeit hervorrufenden
zusätzlichen Steges,
Die beschrieben© Yorrichtung gestattet die Herstellung
! Polyvinylidenfluorid-Monofilen mit glatter Oberfläche und guter
j Yerstreckbarkeit bei geringen Durchmesserabweichungen infolge
j der homogenen Plastifizierung und guten Förderkonstanz der erfindmigsgeaäßen
Forrichtung.
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-if (T-
Leerseite
Claims (1)
- OZ 79005 MG/Es. Patentansprüche:1.] Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Monofilen aus ^/ Polyvinylidenfluorid mit einem einstufigen Schneckenextruder mit einer von einem coaxialen Zylindergehäuse umgebenen Einspindelschnecke mit einer Einzugs-, Kompressions-, Meterings- und Mischkopfzone zum Plastifizieren des Polyvinylidenfluorids und einem Düsenaustrittswerkzeug zum Formen der Monofile, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsverhältnis der Schnecke 1 : 1,2 bis 1 : 2,5 beträgt und im Bereich der Kompressionszone abwechselnd aufeinanderfolgend eingängige und zweigängige Abschnitte gleicher Steigung vorgesehen sind und die Mischkopfzone als abwechselnd aufeinanderfolgende Mischzonen und Scherzonen, von denen je zwei bis vier, vorzugsweise drei vorgesehen sind, ausgebildet ist«,2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingängige Steg (18) etwa am Ende des ersten Drittels der Schnek-ke zum ersten Mal unterbrochen ist»
Γ!3« Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daßder Steg (18, 19, 20, 21, 22) zwei- bis viermal unterbrochen [ ist und in diesem Bereich ,jeweils zweigängig über 180° ausge-I' bildet ist, indem der weiterführende Steg um 180° zurückversetzt unter Halbierung der Gangbreite beginnt«,4-, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn^· zeichnet, daß die Mischzonen (24, 26, 28) durch ringförmig auf der Schnecke angeordnete Nocken (30) gebildet sind„ '<- Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mischzone zwei bis drei Nockenringe (31) aufweist, und die Nockenlänge (32) und der Abstand (33) der Nockenringe untereinander etwa gleich groß gewählt sind»030035/0430. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4· oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß ge Hbckenring (31) 6 bis 30, vorzugsweise 18 bis 24-Hbcken (30) ausgebildet sind. '7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenlänge 20 bis 35 Schneckendurchmesser D, vorzugsweise 27 bis 30 D bei einem Schneckendurchmesser B von 25 bis 90 mm beträgt.8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkopfzone (IV) 2 bis 6, vorzugsweise3,5 Schneckendurchmesser D beträgt. >9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugszone 6 bis 10 D, die Kompressionszone 5 his 10 D und die Meteringszone 10 bis 15 B beträgt.10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Mischzone 0,5 bis 1,5 D, vorzugsweise 0,8 Schneckendurchmesser D und die Länge einer Scherzone 0,1 bis 0,5 D, vorzugsweise 0,25 Schneckendurchmesser D beträgt.j 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn-ί zeichnet, daß die Scherzone als Ring ausgebildet ist, wobei der Ringdurchmesser zwischen Kerndurchmesser der Schnecke und Nockenaußendurchmesser liegt. |12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen z\-ie± zweigängigen Abschnitten zwischen 3 und 5 Schneckendurchmesser D, vorzugsweise 4 D beträgt. :Troisdorf, den 21. Febr. 1979030035/0430
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